一种新型气固分离器内两相流动的数值模拟

采用数值模拟的方法对带有切向开缝中心管式气固分离器的气固两相流进行了研究.计算中对气相采用了雷诺应力模型,对颗粒相采用了Lagrange坐标系下的随机轨道模型.结果表明:气相流场总体特征为拱形空间内气流以切向速度为主绕排气管做旋转运动,切向气速随径向位置的增加而减小.大部分气体通过开缝进入中心排气管而从中心管排出,少部分气体由排气管下方空间返回入口区.颗粒相的引入对气相流场有显著的影响,分离器拱形空间内同一径向位置的气体切向速度明显降低.颗粒由于自身惯性向边壁运动的趋势改变了气相流场分布,使气体更易向中心管内运动,从而达到较高的分离效率.计算得到的分离效率与实测值吻合较好,证明了数学模型的合理性,为进一步优化分离器结构提供了可靠依据.     

一种新型气固分离器内气相流场的数值模拟

针对催化裂化原料日益重质化的趋势,提出了一种后置烧焦管式组合再生工艺. 后置烧焦管出口的气固分离装置是实现这种工艺的关键设备之一. 为此,设计了一种基于离心与惯性分离原理相结合的新型气固分离器.为了详细研究该分离器,结合流场实验结果,采用数值模拟方法对该分离器内的气相流场进行了数值模拟,数学模型为标准湍流模型.模拟结果给出了分离器内的流场总体特征为:气流以切向速度为主,竖直向上进入分离器的气体绕排气管做旋转运动,先后由排气管上的窄缝排出,部分气体由排气管下方空间返回入口区;拱形分离空间内切向气速随径向位置的增加而减小.排气管上的开缝形式是分离器压降增加的主要因素.将排气管上的两条窄缝改成总面积与排气管内截面积相等的均匀切向窄缝,避免了管内旋流涡核的偏心,分离器压降明显降低.     

竖直转折入口结构旋风分离器流场模拟

采用雷诺应力模型（Reynolds Stress Model,RSM）对在竖直方向带转折入口烟道结构分离器气相流场进行数值模拟,采用拉格朗日法追踪了分离器内颗粒的运动轨迹。结果表明：分离器气固流场与已有试验结果基本吻合;在相同入口面积下,在竖直方向上带有转折烟道结构旋风分离器B的效率比传统直段入口结构旋风分离器A的分离效率更高,同时分离器B的压降更大。分离器B的转折烟道结构可使入射颗粒在分离器B筒体入口具有向下的速度分量,利于提高分离效率。     

直切式旋风分离器内气相流场的实验研究和数值分析

采用实验测量与数值模拟相结合的方法对直切式旋风分离器内气相流动的三维流场进行了研究。雷诺应力湍流模型对流场的计算与五孔球探针的测量结果基本相符。实验测量与数值模拟的研究结果表明,环形空间的流场呈现明显的非轴对称性,切向速度在0°方位最大,在300°方位最小;分离空间基本呈轴对称性,流场稳定,有利于颗粒分离;排气管内仍存在较强的旋转,产生较大的能耗。     

气-液旋流分离器流场数值模拟研究

为研究旋流分离器内部气体和液滴的运动情况和分离机理,用流体动力学软件Fluent对旋流分离器内部流场和液滴的运动状况进行了数值模拟研究,在模拟过程中,采用k-epsilon(2 eqn)方程来模拟气相旋流流动,采用Lagrange方法模拟液滴运动。模拟结果表明,旋流分离器内部流场呈旋转分布,分为内、外两个流场,在不同流动区域,气体压力场、速度场分布成规则变化;液滴的运动较为复杂,带有随机性;总体运动轨迹的形状与气相流场的分布趋于一致。     

气液旋流分离器排气管结构优化的数值模拟

利用FLUENT提供的RSM模型和DPM模型对采用扩散锥形排气管的切流式气液旋流分离器内部气相流场和液滴轨迹进行了数值模拟,模拟结果显示锥角在0²0°范围内,随着锥角的不断增大,压降小幅度减小,当达到临界角度时压降略高于传统型排气管压降,但分离效率提高了9.2%,因此扩散锥形排气管应用到切流式气液旋流分离器内既可以保持压降基本不变又能提高分离效率。     

CFB用旋风分离器内气相流场的数值研究

采用RSM非稳态湍流模型对循环流化床锅炉用旋风分离器内气相流场进行了数值模拟。计算值与实验值比较吻合。数值计算的结果表明:排气管下口存在明显的短路流,排尘口附近存在明显的返混现象;排气管直径增加,分离空间切向速度值降低,上行流轴向速度减小。用CFD方法计算的旋风分离器内流场可为高效CFB锅炉用旋风分离器的设计提供参考依据。     

催化裂化沉降器顶部旋风分离器升气管外壁结焦的原因分析

本文在催化裂化沉降器升气管外壁颗粒沉积实验的基础上,结合气相流场数值模拟的结果,分析了升气管外近壁气相流场的分布特点和颗粒所受径向力的分布特点.结果表明对应工业旋风分离器结焦区域为边界层增厚区,非结焦区域对应边界层分离区.对应工业旋风分离器结焦区域,气体、颗粒径向速度均朝内;对应非结焦区域,气体、颗粒径向速度均朝外.在此基础上分析了结焦的原因.     

排气管偏置对传统上排气旋风分离器性能影响研究

以35t/h抛煤机炉节能环保改造项目为依托,采用实验和数值模拟的方法研究了采用排气管偏置方法对传统分离器的性能影响。实验结果表明,排气管在90°～270°方向偏置0.1～0.14,分离效率上升大约3%,阻力基本不变;排气管在180°～270°方向偏置0.25～0.33,分离效率降低大约5%,阻力降低约38%。数值模拟的结果从压力分布的角度深入解释了实验的结论。     

催化裂化提升管出口超短快分的分离效率模型

在冷模实验装置上,系统地考察了SSQS系统(超短快分系统)的气相流场和在系统中的分离性能.在此基础上,根据SSQS系统气固分离的分离原理,建立了计算SSQS系统分离效率的横混模型.该模型同时考虑了惯性分离和排气管结构对颗粒捕集的作用,通过最终的修正,该模型所预测的结果和实验结果吻合较好.模型计算结果表明:在最优尺寸比例下,分离效率的主要影响因素为分离器外壳与中心排气管的半径差以及颗粒的切向速度.     

A Theoretical Approach to Pressure Drop across Cyclone Separators

Based on investigation of the flow pattern in cyclone separators, a new theoretical model was developed for the prediction of pressure drop across cyclone separators. This model includes the effect of the geometrical dimensions and flow parameters, and assumes that the total pressure drop consists of four main partial pressure drops due to gas expansion at the separator entrance, wall friction within the separator, swirling motion of the gas, and gas flow through the outlet pipe. The availability of the method is verified by the comparison of calculated values with experimental data and with other models for different dimensions of cyclones.     

旋风分离器在结构上的改进

在旋风分离器的排气管处增加二次流,通过控制二次流的大小及进风方向达到改变旋风分离器内部流场分布,从而减少上灰环和短路流的产生,提高了对微细粉尘的分离能力。     

5500t/d顶级旋风预热器的综合研究与评述

本文通过冷态模型试验,结合实际生产参数的测定,对JY厂洪堡型顶部旋风预热器进行了系统研究。研究表明,在设计产量时,由于其流场的分布特点,该旋风筒具有比较理想的气固分离效果;但阻力相对较高,分离效率受风速影响较大,在提高系统产能时分离效果会明显降低,这些与实际生产情况都是相吻合的。     

短接触旋流反应器导叶位置对气相流动的影响

采用雷诺应力模型对不同导叶位置下的短接触旋流反应器内气相流动进行数值模拟,并且用组分输运方程研究了气体在旋流反应器内停留时间的分布规律,分析了导叶位置对反应器内气相停留时间分布、气相流场以及排气管入口短路流的影响。结果表明:不同导叶位置的旋流反应器排剂口处气相停留时间分布曲线相似,而混合反应区内气相停留时间分布曲线仅在时间轴上发生微小偏移;叶片离反应器入口越远,混合反应区内切向速度越小,而排气管下方分离反应区内外旋流切向速度显著增大及准自由涡范围减小;叶片与排气管入口距离减小可以降低附近短路流率,减小催化剂的“跑损”,但也增大了排气管内气流旋转强度,造成不必要的能量损耗增大。     

Performance of a Degassing Cyclone with Main and Subsidiary Chambers

Based on the premise that large bubbles are removed in larger cyclones and small bubbles in smaller cyclones, a combined degassing cyclone with main and subsidiary chambers was designed to enhance liquid degassing. The pressure loss, liquid flow rate at the gas outlet, split ratio, gas flow rate at the liquid outlet, and degassing efficiency of the degassing cyclone were measured and calculated. Pressure loss correlations were established which relates the Euler number to the gas and liquid Reynolds numbers in the main chamber. Most cases exhibit a degassing efficiency greater than 0.998 when the liquid flow rate is more than 0.7 m³h^?1. The contours of pressure loss, split ratio, and degassing efficiency provide an effective guidance for designing a degassing cyclone.     

旋风分离器入口结构改进及其对“短路流量”的影响

常规切向进口旋风分离器的气流进入旋风分离器后必定要经过排气芯管外壁和筒体内壁之间,因此不可避免会使得相当一部分气流没有经过分离空间而直接从排气芯管底部排出(短路流量),这也是影响旋风分离器分离效率的重要因素之一。在前人工作的基础上,对旋风分离器的进口结构进行了改进:使得旋风分离器的入口具有一定截面角,并借助数值计算技术,分别对传统的和具有一定入口截面角旋风分离器内的三维流场进行了数值模拟,计算了芯管底部的"短路流量",结果表明:进口具有一定截面角可以明显减小芯管底部的"短路流量",这对改善旋风分离器的分离效率具有重要的实际意义。     

颗粒负荷对小型旋风器性能影响的模拟分析

为探究颗粒负荷对小型旋风器内气固两相流动的影响,基于雷诺应力模型（RSM）和欧拉-欧拉方法的混合流模型（Mixture）进行气体-颗粒、颗粒-颗粒的相间耦合计算。采用粒径为0.5～5μm的颗粒组在40L/min、60L/min和80L/min的入口流量下模拟0~3kg/m³的5种不同颗粒浓度工况,通过对比旋风器内纯气相流场和颗粒负荷流场的不同,研究了颗粒的存在对流场的影响;探究了入口流量和浓度变化对旋风器内分离效率和压降特性的影响。基于模型有效性验证的数值模拟结果表明：较高颗粒浓度负荷使旋风器内的气相流场发生显著变化。随着入口流量的增大,旋风器的分离效率先增大后减小,压降呈非线性增大。随着颗粒浓度的增大,旋风器的分离效率逐渐增大,压降先减小后增大。     

FCC沉降器粗旋工作性能的数值模拟

引言 催化裂化工艺(fluidized catalytic cracking, FCC)是目前我国重质油轻质化加工的主要方法之一.重质油裂化反应过程主要在提升管反应器内完成,提升管出口通常设置旋风分离器(简称粗旋)将反应后油气与催化剂快速分离,以避免发生过裂化反应.粗旋工作性能的优劣直接影响装置目的产物的收率、沉降器内部结焦以及油浆固含量.     

天然气脱蜡旋风分离器分离效率的模拟

旋风分离器分离效率高,不易堵塞,用于天然气脱蜡效果显著。通过CFD软件Fluent模拟CYG-S型天然气脱蜡旋风分离器的两相流场,得到了旋风分离器内的压力、切向速度、轴向速度分布。对比了不同入口速度下的模拟与理论计算的分割粒径x50,发现具有很好的吻合度,两相模拟有一定的可靠性。结果表明：在旋风分离器锥段底部靠近壁面处的石蜡液滴质量浓度较高;随着进口流量的增加,旋风分离器分离效率提高,当进口流量为1000 m3/h时,x50可以达到5.3 μm;大粒径液滴的分离效果明显,但在所研究的进口流量范围内,进口流量的变化不能明显地影响粒径小于5 μm液滴的分离效率;柱段和锥段长度的增加使得旋风分离器的整体长度增加,延长了液滴在旋风分离器内的停留时间,提高了旋风分离器的分离效率。